라디오파(RF) 기술보완으로 냉동식품확산 고급화에 기여
식품공장 우선공급...단가 높아 대중화는 풀어야할 과제

농산물 급속 냉·해동 기술개발로 4차 산업혁명 실현에 앞장서고 있는 김진세 농촌진흥 청 농업공학부 연구사

◇ 국내외 냉동식품 시장의 성장
지난 3월 통계청이 발표한 2015년 인구통계에 따르면 우리나라의 1911만1030가구 중 1인가구는 420만3440호로 총가구수의 27.2%를 차지하고 있다. 이러한 수치는 전년도의 17%를 고 려할 때 급격히 증가한 값이며, 이에 따라 장기보존이 가능하고, 조리법도 간단하며 신선식품 대비 가격이 저렴한 냉동식품의 수요가 늘고 있다.

국내의 냉동식품 시장의 연평균 성장률은 5.3%(2012~2014년)로 만두 중심에서 튀김, 한식반찬, 볶음밥 등의 가정대체식품(HMR; Home Meal Replacement)으로 확대되고 있으며, 기존의 저급한 재료를 사용한 냉동식품의 이미지를 탈피하고 좋은 재료와 급속냉동기술을 적용해 고급화되고 있다.

◇ 급속 냉·해동과 맛
집에서 식혜같은 음료수를 더 시원하게 먹으려고 얼렸다가 살살 녹여서 먹어본 경험이 한 번쯤은 있을 것이다. 녹아나오는 음료수는 달달하고 시원하지만 막상 마지막에는 단맛이 쏙 빠진 얼음만 먹었던 기억도 있을 것이다. 이것은 물이 얼고 녹을 때 얼음결정 성장이 활발한 0~-5℃의 최대빙결정형성대(zone of maximum ice crystal formation)라고 불리는 구간을 지나기 때문이다. 이 구간을 지나는 동안 당분을 포함하지 않은 얼음결정은 커지고 반대로 당분은 농축돼서 그렇다. 이렇게 얼음결정이 성장하는 현상은 농식품을 냉동하거나 해동할 때도 똑같이 나타난다.

특히 이러한 얼음결정이 성장할 때 세포막을 파괴해 해동시 ‘드립현상’을 증가시키기 때문에, 최대빙 결정형성대를 빠르게 지나가서 세포파괴를 줄이는 급속 냉‧해동 기술이 필요하다. 급속냉동기술은 냉동온도를 낮추고 냉동매질의 순환속도를 빠르게 하여 열전달을 좋게하는 방식으로 발전했고, 대부분의 냉동식품회사에서도 IQF(Individual Quick Freezing)방식의 좋은 냉동기를 사용하고 있다. 하지만 해동은 보통 가정이나 식당 등에서 이루어지기 때문에 전자렌지를 이용하거나, 냉장실에 넣어두는 등의 방법 으로 해동되고 있 으며, 새로운 급속 해동기술 이 필요하지만 아직까지 대중화되지 못하고 있다.

◇ 라디오파(RF: Radio Frequency) 해동기술
1990년대 마이크로파를 이용한 전자렌지가 선풍적인 인기를 끌며 가정에 보급되었다. 하지만, 전자렌지는 뜨겁게 가열하는 데는 좋지만, 해동은 그만큼 잘되지 않는 문제가 있다. 왜냐하면, 마이크로파는 얼음은 통과하고 녹아있는 부분만 집중적으로 가열하는 특징이 있기 때문이다.

선진국을 중심으로 전자렌지처럼 편리하며 쉽게 해동할 수 있는 기술을 개발 중에 있으며, 이러한 기술 중 최근 가장 활발하게 연구되어지고 있는 기술이 라디오파(RF)를 이용한 해동기술이다. 이러한 RF 해동기술은 프랑스의 Sairem, 영국의 C-tech, 일본의 비니타 등에서 제품화되어 출시됐으나, 풀지 못했던 문제점 두 가지가 있었다. 두께가 다른 냉동식품을 해동할 때 두꺼운 부분만 가열된다는 점과 모서리부분이 먼저 가열된다는 점이 그것이다.

농촌진흥청에서는 이러한 RF해동기의 문제점을 해결하는 방법을 중점적으로 연구해 두께가 다른 냉동식품은 그 형상에 맞는 보조전극을 사용하면 균등하게 해동할 수 있으며, 해동실의 온도를 낮추면 냉동식품의 모서리 부분이 먼저 녹아서 익어버리는 문제도 해결할 수 있다는 것을 확인했다. 이러한 연구내용은 국내학술지인 바이오시스템공학지 2016년 6월호에 게재됐으며 국내특 허출원과 기술이전이 이뤄진 상태이다. 이렇게 개선된 RF해동기 시제품은 지난 4월 28일 세종대 컨퍼런스센터에서 있었던 ‘냉장, 냉동 HMR 식품의 현재와 미래’라는 주제의 학술대회 전시부스에서 시연됐고, 올해 8월경에 국립농업과학원 농업공학부에서 제품설명회를 개최할 예정이다.

RF해동기는 RF발생기, 정합기, 해동전극을 포함한 해동챔버로 이뤄지며, RF발생기와 정합기는 반도체에서 사용하는 플라즈마 에칭기술에 적용되는 장치와 동일하기 때문에 반도체관련 기술이 발달한 국내에서 개발이 용이했다. 하지만, 이러한 RF관련 부품가격이 가정에서 사용할 만큼 저렴하지는 않기 때문에 냉동식품공장이나 중대형 식당, 학교급식소 등에서 우선적으로 사용할 수 있으리라 생각되며, 조금 더 정밀하게 보완한다면 냉·해동을 이용한 장기이식수술이나 유전자원 보존에도 사용할 수 있으리라 생각된다.

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